矿大北京化工原理02

1、中国矿业大学（北京） 1 三、离心泵的性能参数与特性曲线三、离心泵的性能参数与特性曲线 (一一)离心泵的性能参数离心泵的性能参数 流量流量Q 泵在单位时间内能排送到管路系统中的泵在单位时间内能排送到管路系统中的 液体体积，液体体积，l /s，m3/s或或m3/h。 Q 与泵的与泵的结构结构、尺寸尺寸及及转速转速等有关。等有关。 222 bDcQ rT 泵安装在某一特定的管路上，泵安装在某一特定的管路上，管路的特管路的特 性性必然要影响流量的大小。必然要影响流量的大小。 中国矿业大学（北京） 2 压头压头(扬程扬程) H 指泵对单位重量指泵对单位重量(1N)液体提供液体提供 的有效能量，的有效能

2、量，m。 效率效率 反映泵对液体提供的有效能量与原动反映泵对液体提供的有效能量与原动 机提供给泵的能量机提供给泵的能量(轴功率轴功率N)之比。之比。 NNe H与叶片的弯曲情况与叶片的弯曲情况 2、D2 、n 及及Q有关。有关。 TT Q bDg ctgu g u H 22 22 2 2 60/ 22 nDu 中国矿业大学（北京） 3 离心泵能量损失包括：离心泵能量损失包括： 容积损失容积损失 v 各种泄漏、回流，使泵对这部分各种泄漏、回流，使泵对这部分 液体作了无用功，减少了泵的实际输送流量。液体作了无用功，减少了泵的实际输送流量。 v 与泵结构、泵进出口压强差有关。与泵结构、泵进出口压强差

3、有关。 机械损失机械损失 m 各联接部件间的机械摩擦消耗的各联接部件间的机械摩擦消耗的 能量，其值一般为能量，其值一般为0.960.99。 水力损失水力损失 h 液体经泵体流道时产生的各种流液体经泵体流道时产生的各种流 动阻力之和。与泵的结构、流量及液体的性质等动阻力之和。与泵的结构、流量及液体的性质等 有关。有关。 与与 Q 无无 关关 hmv (2-11) 中国矿业大学（北京） 4 粘阻粘阻 形阻形阻 hf Q 额定流额定流 量，此时量，此时 h=0.80.9 形阻最小时形阻最小时 流量，液体流量，液体 流向与叶片流向与叶片 入口角一致入口角一致. 由水力损失图由水力损失图 示，可知：额定

4、流量示，可知：额定流量 Qs下下hf， ，min 最高。最高。 小型泵约小型泵约5070%；大；大 型泵可达型泵可达90%。 QsQ 水力损失图水力损失图 中国矿业大学（北京） 5 泵轴所需功率。若电机与泵轴间无传泵轴所需功率。若电机与泵轴间无传 动损失，电机的输出功率亦为泵的轴功率动损失，电机的输出功率亦为泵的轴功率N 。 w/ gHQNN e 气蚀余量气蚀余量 后面讨论。后面讨论。 轴功率轴功率N kw)102/( HQ (2-14) 中国矿业大学（北京） 6 (二二)离心泵的特性曲线离心泵的特性曲线 特性曲线指特性曲线指 HQ、NQ 及及 Q ( 也有含也有含 hQ 或或 HsQ 的的

5、) 等的关系曲线。等的关系曲线。 NQ Q HQ Q 由泵的制造厂家由泵的制造厂家 提供，附于样本或说明书中。图提供，附于样本或说明书中。图 示为某一转速示为某一转速 n下，典型的下，典型的 B 型型 (单级单吸悬臂式单级单吸悬臂式)泵的特性曲线。泵的特性曲线。 中国矿业大学（北京） 7 特性曲线的特点：特性曲线的特点： HQ：QH ； NQ：QN ，Q=0，N min； 开泵前关闭出口阀开泵前关闭出口阀, 电流小电流小。 Q：先：先Q ，达，达 max后后Q ， max点点 设计点设计点，其下的，其下的H、Q(即即Qs)、N是最佳工况参是最佳工况参 数数标于铭牌上。标于铭牌上。 选择泵时至少

6、应使其在选择泵时至少应使其在92% max下工作。下工作。 NQ Q HQ Q 中国矿业大学（北京） 8 p93例例2-2 0.5m 80mm 100mm 20清水清水 n=2900rpm 测得：测得：Q=15l /s，泵，泵 出口出口p2=2.55 105Pa(表表)， 入口入口p1=2.67 104Pa (真空真空 度度)，电动机消耗功率，电动机消耗功率 6.2kw,电机效率电机效率93%， 电机直接带动泵。电机直接带动泵。 求：该情况下泵的压头、轴功率和效率。求：该情况下泵的压头、轴功率和效率。 中国矿业大学（北京） 9 解：解：求泵的压头求泵的压头 真空表为真空表为1-1，压力表为，压

7、力表为2-2 21 , 2 2 2 2 1 2 1 1 22 f H g p g u ZH g p g u Z 2 4 d Q u smu/91. 1 1 . 0 10154 2 3 1 smu/98.2 2 81. 92 91. 198. 2 81. 910 1067. 21055. 2 5 . 0 22 3 45 H Z1=0 , Hf,1-2=0 m5.29 中国矿业大学（北京） 10 电机直接带动泵，电机直接带动泵，泵的轴功率泵的轴功率N=5.77kw。 效率效率 kw77. 5%932 . 6 已知电动机的输入功率为已知电动机的输入功率为6.2kw, 电机效率电机效率 93%。则电动

8、机输出功率：。则电动机输出功率： NNe kwQHNe102 %2 .75752. 0 77. 5102 109 . 21015 102 33 N QH 轴功率轴功率N 中国矿业大学（北京） 11 在若干流量下，取得各流量对应的在若干流量下，取得各流量对应的真空表真空表、 压力表压力表、功率表功率表(测功器测功器)的数据，按例题的方法的数据，按例题的方法 处理，最后在坐标纸上绘出特性曲线。处理，最后在坐标纸上绘出特性曲线。 离心泵的特性曲线测定：离心泵的特性曲线测定： 中国矿业大学（北京） 12 四、离心泵性能的改变和换算四、离心泵性能的改变和换算 当泵输送的当泵输送的物料物料不是不是“常温、

9、常压下的清水常温、常压下的清水 (标定特性曲线时采用的工质标定特性曲线时采用的工质)” 或或叶轮直径叶轮直径被切被切 割或割或转速转速改变时，泵性能都会发生变化，应对泵改变时，泵性能都会发生变化，应对泵 的特性参数重新换算。的特性参数重新换算。 中国矿业大学（北京） 13 (一一)输送输送液体液体物性物性的影响及换算的影响及换算 )102( QHN 密度密度 只有只有 受其影响，受其影响， 当液体的运动粘度当液体的运动粘度 (= / )20 10 -6m2/s 时，时， 各参数按下列公式换算：各参数按下列公式换算： 其余不变。其余不变。 粘度粘度 Hf H Q N 各换算系数见各换算系数见 p

10、95 f.2-14。 QCQ Q HCH H C (2-15) 中国矿业大学（北京） 14 (二二)转速转速的影响及换算的影响及换算 当转速改变时，速度三角形随之变化，当转速改变时，速度三角形随之变化，H、 Q、 、N都变。在都变。在 不大；设不大；设 不变不变( n 20%) 时，有近似关系：时，有近似关系： 2 1 2 1 n n Q Q 2 2 1 2 1 n n H H (2-16) 3 2 1 2 1 n n N N 中国矿业大学（北京） 15 (三三)叶轮直径叶轮直径D2的影响及换算的影响及换算 同型号泵换上直径小些的叶轮，只同型号泵换上直径小些的叶轮，只b2稍有变化，稍有变化，

11、犹如对原叶轮犹如对原叶轮“切割切割”了一刀了一刀(切割量切割量5%D2)。n 不变时，有近似关系：不变时，有近似关系： 切割定律切割定律 2 2 D D Q Q 2 2 2 D D H H 3 2 2 D D N N (2-17) 中国矿业大学（北京） 16 当叶轮的直径和其它尺寸都变化当叶轮的直径和其它尺寸都变化(比例固定比例固定) 时，相似工况下有时，相似工况下有: 2 2 2 D D H H 3 2 2 D D Q Q (2-18) 5 2 2 D D N N 中国矿业大学（北京） 17 似乎叶轮入口形成的低压越低，液体被吸入泵似乎叶轮入口形成的低压越低，液体被吸入泵 的可靠性越大。的可

12、靠性越大。 五、离心泵的气蚀现象与允许吸上高度五、离心泵的气蚀现象与允许吸上高度 (一一)离心泵的气蚀现象离心泵的气蚀现象 当当入口压强入口压强 p1 p1 p1,min Hs用输送液体柱高度表示的真空度，用输送液体柱高度表示的真空度，m液柱液柱。 泵泵 出出 口口 泵泵 入入 口口 叶叶 轮轮 入入 口口 叶叶 轮轮 出出 口口 P1,min 饱和饱和 蒸气压蒸气压 绝对绝对0压压 H 中国矿业大学（北京） 22 (2-21)代入代入(2-19)： Hs与泵的结构、输送液体的流量、物性及当地大与泵的结构、输送液体的流量、物性及当地大 气压强有关。厂家给的气压强有关。厂家给的Hs以以1at，2

13、0清水清水为介质为介质 标定的。标定的。Q Hs ，而，而Hs Hg 计算时用计算时用 最大流量下的最大流量下的Hs 。有建议。有建议Hg再减去再减去0.51m的高度。的高度。 4 . 210 81. 910 103346. 2 81. 910 1081. 9 3 4 3 4 Vas HHH g pp H a s 1 按标定条件，把按标定条件，把 改写为：改写为： g pp H a s 1 10, 2 110 2 fg H g u g pp H 10, 2 1 2 fsg H g u HH (2-22) 中国矿业大学（北京） 23 2. 气蚀余量气蚀余量 h (多为油泵用多为油泵用) 为防止气

14、蚀现象发生，离心泵入口附近的液体静为防止气蚀现象发生，离心泵入口附近的液体静 3 3 10 )24. 0 81. 910 ()10( v ass p HHH g p 1 g u 2 1 压头压头 与动压头与动压头 之和必须大于操作温度下液之和必须大于操作温度下液 体的饱和蒸气压头的一个最小值。体的饱和蒸气压头的一个最小值。 g p g u g p h v 2 2 11 (2-24) 当输送的工质与测定条件不符时，修正：当输送的工质与测定条件不符时，修正： 中国矿业大学（北京） 24 发生气蚀的临界条件发生气蚀的临界条件 设设 p1,min 处为处为k-k截面，截面，p1,min 等于等于 pv

15、，此时，此时 对应的对应的 p1 也达其最小值，安装真空表处也达其最小值，安装真空表处1k： kf vk H g p g u g p g u 1 , 2 1 2 1 22 g p g p g u h v 1 2 1 2 kf k H g u 1, 2 2 则：则： (2-27) 10, 0 f v g Hh g p g p H 又又Qh ，应取应取Qmax下的下的 h 值值。 10 , 2 110 2 fg H g u g pp H 中国矿业大学（北京） 25 p102 例例 2-6 10, 2 1 2 fsg H g u HH 用用3B33型泵从一敞口槽中将水送至它型泵从一敞口槽中将水送至它

16、 处。槽内液面恒定，处。槽内液面恒定，Q=4555m3/h，Qmax下吸入管压下吸入管压 3B33型泵的部分性能型泵的部分性能 Q, m3/h H,m n,rpm Hs,m 30 35.6 2900 7.0 45 32.6 2900 5.0 55 28.8 2900 3.0 解：解：送送20水时的水时的Hg =0=1m Qmax下，下，=3m =3-1=2m 头损失头损失Hf,0-1=1m，吸入管中动压头，吸入管中动压头 0。试计算：。试计算：送送 20水时的水时的Hg，送送65水时的水时的Hg , pa=1at=10mH2O 中国矿业大学（北京） 26 送送65水时的水时的Hg 3 3 10 )24. 0 81. 910 ()10( v ass P HHH OmH2 3 3 4 65. 0 5 .980 101 24. 0 1081. 9 10554. 2 3 OmHH g u HH fsg210, 2 1 35. 0165. 0 2 由由可见，当输送条件变动时，安装高度有可见，当输送条件变动时，安装高度有 可能可能低于液面低于